第四章野外数据采集课件.ppt
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1、测绘工程教研室第四章第四章 野外数据采集野外数据采集4.1 测图前的准备工作测图前的准备工作 4.2 碎部点测算原理与方法碎部点测算原理与方法4.3 数据编码数据编码 4.4 测记法野外数据采集测记法野外数据采集4.5 电子平板法野外数据采集电子平板法野外数据采集4.6 数据通讯数据通讯 4.7 外业数据记录格式外业数据记录格式测绘工程教研室 野外数字测图作业通常分为野外数据采集和内业数据处理编辑两大部分,其中野外数据采集极其重要,它直接决定成图质量与效率。野外数据采集就是在野外直接测定地形特征点的位置,并记录地物的连接关系及其属性,为内业数据处理提供必要的绘图信息及便于数字地图深加工利用。野
2、外数据采集主要是通过全站仪或RTK GPS接收机实地测定地形特征点的平面位置和高程,将这些点位信息自动存贮在仪器内存贮器或电子手簿中。野外数据采集野外数据采集测绘工程教研室4.1 测图前的准备工作测图前的准备工作一、一、控制测量控制测量 控制测量包括高程控制测量和平面控制测量。其作业方法、精度要求与白纸测图法中的控制测量基本相同。数字测图既可采用传统的先控制测量后碎部测图、从整体到局部的作业方法;也可采用数字测图的高等级控制测量(仍遵循从整体到局部、分级布设逐级加密的测量原则)做完以后,采用图根控制测量与碎部测量同步进行的“一步测量法一步测量法”。二、二、仪器器材与资料准备仪器器材与资料准备三
3、、三、测区划分测区划分四、四、人员配备人员配备测绘工程教研室一、控制测量一、控制测量 控制测量包括高程控制测量和平面控制测量。其作业方法、精度 要求与白纸测图法中的控制测量基本相同。高程控制测量一般用四等(或等外)水准测量做首级高程控制测 量,图根高程控制测量通常使用全站仪三角高程测量或GPS水准。目前平面控制测量,当测图面积较大(10km2以上,带状5 km以上)时,通常先用GPS进行首级控制测量,再用全站仪导线测量加密二级 或三级导线点;当测图面积较小时,直接用全站仪或GPS测定几个首 级控制点供图根平面控制使用。平面控制测量只要保证在每平方公里 有一个等级控制点,就能足以满足数字测图需要
4、。图根控制图根控制测绘工程教研室 由于数字测图主要采用全站仪采集数据,测站点到地物、地形点的距离即使1km,也能保证测量精度,故对图根点密度要求已不很严格。一般以在500m以内能测到碎部点为原则。通视条件好的地方,图根点可稀疏些;地物密集、通视困难的地方,图根点可密些。采用全站仪采集数据,通常用“辐射法”直接测定图根控制点。辐射法就是在某一通视良好的等级控制点上安置全站仪,用极坐标测量方法,按全圆方向观测方式直接测定周围几个图根点坐标,点位精度可在1cm以内。图根控制图根控制测绘工程教研室 有些数据采集软件有“一步测量法”功能,不需要单独进行图根控制测量。一步测量法是一种少安置一轮仪器,少跑一
5、轮路,大大提高外业工作效率的测量方法。如图所示,A,B,C,D为已知点;1,2,3为图根导线;1,2,3为碎部点,一步测量法作业步骤如下:AB123CD12345678一步测量法一步测量法测绘工程教研室1.全站仪置于B点,先后视A点,再照准1点测水平角、垂直角和距离,可 求得1点坐标。2.不搬运仪器,再施测B站周围的碎部点1,2,3。根据B点坐标 可得到碎部点的坐标。3.B站测量完毕,仪器搬到1点,后视B点,前视2点,测角、测距,得2点坐标(近似坐标),再施测1点周围碎部点,根据1点坐标可得周围碎部点坐标(近似坐标)。同理,可依次测得各导线点坐标和该站周围的碎部点坐标,但要注意及时勾绘草图、标
6、注点号。4.待测至C点,则可由B点起至C点的导线数据,计算附合导线闭合差。若超限,则找出错误,重测导线;若在限差以内,用计算机重新对导线进行平差处理。然后利用平差后的导线坐标,再重新改算各碎部点的坐标 一步测量法提高功效是明显的,尤其适合于线路测量。一步测量法一步测量法测绘工程教研室二、仪器器材与资料准备二、仪器器材与资料准备 实施数字测图前,应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。仪器、器材主要包括全站仪、对讲机、充电器、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺、记录本、工作底图等。目前多数数字测图系统在野外进行数据采集时,要求绘制较详细的草图。绘制草图一般在专门准备
7、的工作底图上进行。这一工作底图最好用旧地形图、平面图的晒蓝图或复印件制作,也可用航片放大影像图制作。在数据采集之前,最好提前将测区的全部已知成果输入电子手簿或便携机,以方便调用。测绘工程教研室三、测区划分三、测区划分 为了便于多个作业组作业,在野外采集数据之前,通常要对测区进行“作业区”划分。数字测图不需按图幅测绘,而是以道路、河流、沟渠、山脊线等明显线状地物为界,将测区划分为若干个作业区,分块测绘。对于地籍测量来说,一般以街坊为单位划分作业区。分区的原则是各区之间的数据(地物)尽可能地独立(不相关),并各自测绘各区边界的路边线或河边线。对于跨区的地物,如电力线等,会增加内业编图的麻烦。测绘工
8、程教研室四、人员配备四、人员配备 一个作业小组一般需配备:测站观测员(兼记录员)1人,镜站跑尺员13人,领尺(图)员1人;如果配套使用测图精灵(掌上电子平板),则一般设测站1人(既是观测员,又是绘图员),跑尺员13人即可。领尺员负责画草图或记录碎部点属性。内业绘图一般由领尺员承担,故领尺员是作业组的核心成员,需技术全面的人担任。测绘工程教研室4.2 碎部点测算原理与方法碎部点测算原理与方法 “测算法测算法”的基本思想的基本思想 在野外数据采集时,使用全站仪适当采用仪器法仪器法(主要是极坐标法)测定一些“基本碎部点基本碎部点”,再用勘丈法勘丈法(只丈量距离)测定一部分碎部点的位置,最后充分利用直
9、线、直角、平行、对称、全等等几何特征,在室内计算计算出所有碎部点的坐标。“基本碎部点基本碎部点”指用仪器法测定的,能满足其他测定碎部点方法的必要起算点。一、一、仪器法仪器法 二、二、勘丈法勘丈法 三、三、计算法计算法测绘工程教研室&1.极坐标法&2.直线延长偏心法&3.距离偏心法&4.角度偏心法 仪器法仪器法&5.方向直线交会法测绘工程教研室XiXZDicosZi YiYZDisinZiHiHZDicotTiI-Ri 或 HiHZDitanAiI-Ri 式中,ZiZ oLi (ij为坐标方位角)适用于全站仪使用平距观测或平距丈量法,若用全站仪观测斜距Si,则:Di=SicosAi;若使用视距法
10、,设视距间距为li,则:Di100licos2Ai 仪器法仪器法-1.极坐标法测绘工程教研室dZ 仪器法仪器法-2.直线延长偏心法 XBXBd.cosAB YBYBd.sinAB 测绘工程教研室 仪器法仪器法-3.距离偏心法当偏心点位于目标前方或后方(B1、B2)时XBXZ(DZBiDi)cosZB YBYZ(DZBiDi)sinZB 式中,ZBZOLB,ZO为定向线坐标方位角。(式中,当i1时,取“”,当i2时,取“”)当偏心点位于目标点B的左或右边(B3、B4)时,偏心点至目标点的方向和偏心点至测站点Z的方向应成直角XBXBi+Di.cosBiBYBYBi+Di.sinBiB式中,BiBZ
11、OLi90(当i3时,取“”,当i4时,取“”注:当偏心距大于0.5m时,直角必须用直角棱镜设定。测绘工程教研室 仪器法仪器法-3.距离偏心法当偏心点位于目标点B的左或右边(B1、B2)时,选择偏心点至测站点的距离与目标点B至测站点的距离相等处(等腰偏心测量法),可先测得Bi的坐标和BiB之间的距离,如图,B点的坐标可按式求得。cossiniiiiBBB BBBB BXXdYYdiiB BB Z180dD902测绘工程教研室 仪器法仪器法-4.角度偏心法XBXZDZB.cosZBYBYZDZB.sinZB式中,ZBZ0LB 测绘工程教研室&5.方向直线交会法ccccccccAZAZiAZAZi
12、XtgXtgYYXtgtgYtgYtgXXYtgtgAZABZiZA iZiLiZAL测绘工程教研室&1.直角坐标法&2.距离交会法&3.距离直线交会法&4.直线内插法&5.直角折线法(微导线法)(1)定向微导线(2)无定向微导线 勘丈法勘丈法 勘丈法指利用勘丈的距离及直线、直角的特性测算出待 定点的坐标。勘丈法对高程无效。测绘工程教研室 勘丈法勘丈法-1.直角坐标法22iiibaDarctaniiABibaaa=XiXADi.cosi YiYADi.sini当碎部点位于轴线(AB方向)左侧时,取“”,右侧时,取“”。式中:a3ABd1d2a1b1a2b2d3b3123测绘工程教研室 勘丈法勘
13、丈法-2.距离交会法1222122arccosDDDDDABAB2212222arccosDDDDDABABcotcotcotcotBABAiYYXXXcotcotcotcotBABAiXXYYYD1D2i测绘工程教研室 勘丈法勘丈法-3.距离直线交会法123iBLi DiAC XiXAd.cosAB YiYAd.sinAB式中:ADDADdACiAC222sincos 当Li90时,取“+”;Li90时,取“-”;Li接近90时有二义性,应尽量避免。测绘工程教研室 勘丈法勘丈法-4.直线内插法 A123iB XiXADAi.cosAB YiYADAi.sinAB式中:DAiDA1D12Di-
14、1,i测绘工程教研室 勘丈法勘丈法-5.直角折线法(微导线法)AB D1D21234 D3D5D411cossiniiiiiiiiXXDYYDaa-=+=+901,2 iiiAAyAAxYYfXXf/当i为左折点时取“-”,右折点时取“+”,如1点位于AB方向的左侧,称为左折点;2点位于B1方向的右侧,称为右折点。当推求点数超过三个时,最好计算一下闭合差 (1)定向微导线测绘工程教研室(2)无定向微导线 勘丈法勘丈法-5.直角折线法(微导线法)222222arccos2arccos2aSbaSbSabS测绘工程教研室&1.矩形计算法&2.垂足计算法&3.直角点计算法(微导线中的隔一点)&4.直
15、线相交法&5.平行曲线定点法&6.对称点法&7.平移图形法 计算法计算法计算法不需要外业观测数据,仅利用图形的几何特性计算碎部点的坐标。测绘工程教研室 计算法计算法-1.矩形计算法 CBACBAYYYYXXXX44ABC4测绘工程教研室 计算法计算法-2.垂足计算法 AB12341234ABiAiAiABiAiAiDYYDXXsincoscoscosAiABi式中:;平距Dij和坐标方位角ij由坐标反算得到。使用此法确定规则建筑群内楼道口点、道路折点十分有利。测绘工程教研室 计算法计算法-3.直角点计算法(微导线中的隔一点)ZABPDsinsinsincosPBBDBAPBBDBAXXDYYD
16、gaga=-鬃=+鬃式中:BABD测绘工程教研室 计算法计算法-4.直线相交法 ADCBicotcotcotcotDADAiYYXXXcotcotcotcotDADAiXXYYYABADCDADbaa=-式中:式中:测绘工程教研室 计算法计算法-5.平行曲线定点法对于直线部分,其坐标公式为:222222sincosRyyRxx式中,90122 当所求点位于已知边的左侧时取“-”;当所求点位于已知边的右侧时取“+”。对于曲线部分,其坐标公式为:)sin()cos(cRyycRxxiiiiii式中,1,1,21iiiii 1,1,iiii1,1,iiii0c1,1,iiii1,1,iiii180c
17、当所求曲线点位于已知边的左侧,且时,或当所求点时,当所求曲线点位于已知边的右侧,且时,或当所求点时,位于右侧,且位于左侧,且测绘工程教研室 计算法计算法-6.对称点法 112345A2345BcossinBiiiBiiiXXDYYDaa=+=+式中:22AiAiiYXDi2ABAi+180 许多人工地物的平面图形是轴对称图形,运用该法,可大量减少实测点测绘工程教研室 计算法计算法-7.平移图形法 AB 4 3 1 2 4 3 1 2 iiiiYYYYXXXX1111该方法用于确定规则建筑群位置是非常有利测绘工程教研室4.3 数据编码数据编码&数据编码概念&地形编码设计应遵循的原则&国家标准地形
18、要素分类与编码&全要素编码方案&简编码方案&块结构编码方案&二维编码方案测绘工程教研室 一般用按一定规则构成的符号串来表示地物属性和连接关系等信息,这种有一定规则的符号串称为数据编码。数据编码的基本内容包括:地物要素编码(或称地物特征码、地物属性码、地物代码)、连接关系码(或连接点号、连接序号、连接线型)、面状地物填充码等。&数据编码概念数据编码概念测绘工程教研室 符合国标图式分类,符合地形图绘图规则;简练,便于操作和记忆,比较符合测量员的习惯;便于计算机处理;便于GIS等软件的使用。&地形编码设计应遵循的原则地形编码设计应遵循的原则测绘工程教研室&国家标准地形要素分类与编码国家标准地形要素分
19、类与编码 按照大比例尺地形图机助制图规范(GB/T 14912-2005)的规定,野 外数据采集编码的总形式为:地形码+信息码。地形码是表示地形图要素 的代码。在基础地理信息要素分类与代码(GB/T 13923-2006)和城市基础 地理信息系统技术规范(CJJ100-2004)中对比例尺为1:500、1:1000 、1:2000的代码位数的规定是6位,如下图。代码的每一位均用09表示 ,例如对于大类:1为定位基础(含测量控制点和数学基础);2为水系;3为居民地及设施;4为交通;5为管线;6为境界与政区;7为地貌;8为植 被与土质。大类中类小类子类测绘工程教研室 1:500 1:1000 1:
20、200基础地理信息要素部分代码基础地理信息要素部分代码 分类代码要素名称分类代码要素名称100000定位基础310000居民地110000测量控制点310100城镇、村庄110101大地原点310300普通房屋310500高层房屋110103图根点310600棚房110202水准点311002地下窑洞110300卫星定位控制点340503邮局380201围墙300000居民地及设施380403凉台测绘工程教研室 全要素编码通常是由若干个十进制数组成,其中每一位数字都按层次分,都具有特定的含义。有的采用五位,有的采用六位、七位、八位,甚至十一位编码的都有。各种编码都有各自的特点,但一般都是用其中
21、三位表示地物编码,其他是将一些不是最基本的、规律的连接及绘图信息都纳入编码。这种编码方式的优点是各点编码具有惟一性,计算机易识别与处理,但外业直接编码输入较困难。目前多数测图系统采用图标菜单自动给出地形符号编码,即选定屏幕菜单的绘图图标,就给定了对应的地形符号编码。&全要素编码方案全要素编码方案测绘工程教研室&块结构编码方案块结构编码方案 块结构编码将整个编码分成几个部分,如分为点号、地形编码、连接点和连接线型四部分,分别输入。清华山维的EPSW测绘系统就是采用这种数据编码。地形编码地形编码 连接信息连接信息测绘工程教研室编码名称编码名称100101102103104105106天文点三角点小
22、三角点土堆上三角点土堆上小三角点导线点埋石图根点200201202207209一般房屋一般房屋(混凝土)一般房屋(砖)简单房屋特殊房屋对测量人员,使用编码的主要障碍是难记,但对数字测图及其应用来讲,不论用什么方式、方法,地物编码系统是绝对必要的,编码是计算机自动识别地物的唯一途径。为解决这一矛盾,EPSW系统采用了“无记忆编码”输入法。即将每一个地物编码和它的图式符号及汉字说明都编写在一个图块里,形成一个图式符号编码表(分主次页),使用时,只要用鼠标或光笔选取所要的符号,其编码就自动送入测量记录中,用户无需记忆编码,随时可以查找。实际上对于一些常用的编码,像导线点105、一般房角点200等,多
23、用几次也就记熟了。地形编码地形编码地形编码是参考图式的分类,用3位整数将地形要素分类编码。每一个地形要素都赋予一个编码,使编码和图式符号一一对应。如:100代表测量控制点类;104代表导线点;200代表居民地类,又代表坚固房屋;210代表建筑中的房屋。表为部分编码举例。由于3位编码中的第一位代表大类,每一大类中的符号编码不能多于99个。通过统计,符号最多的是第7类(水系及附属设施),超过99个,有130多个;符号最少的是第1 类(控制点),只有9个。此外,测图系统中,一些特殊的线、层也需要系统编码;一些制作符号的图元及线型(虚线、点画线)也需要设编码。因此,在实际测图软件的编码系统中,为了用三
24、位编码概括以上需要,在上述十大分类的基础上做适当的调整。如在EPSW系统中,水系及附属设施的编码就分为两段,由700799;再有850899。第l类(控制点)的编码少,就将植被放在第1类编码中,编码为120189,而将绘制符号的图元都放在0类。这样每个地物符号都对应一个3位地形编码(简称编码)。测绘工程教研室 连接信息连接信息-连接点和连接线型当测点是独立地物时。要用地形编码来表明它的属性,如地形编码 218,即知道这个地物为蒙古包,应该用符号来表示。如果测的是一个线状或面状地物,这时需要明确本测点与哪个点相连,以什么线型相连,才能形成一个地物。如图所示的建筑物,测点2需与1点以直线相连,3点
25、需与2点以直线相连,5点与4点、4点与3点则以圆弧相连(圆弧至少需测3个点才能绘出),5点与1点以直线相连。有了点位、编码再加上连接信息,就可以正确地绘出建筑物(地物)了。为了便于计算机的自动识别和输入,在EPSW中规定:l为直线;2为曲线;3为圆弧;空为独立点。连接线只有4种,一般是容易区别和记忆的,有时圆弧或曲线不容易分辨,均可以曲线处理,对绘图影响不大。12345测绘工程教研室&简编码方案简编码方案简编码就是在野外作业时仅输入简单的提示性编码,经内业简码识别后,自动转换为程序内部码。CASS系统的有码作业模式,是一个有代表性的简码输入方案。CASS系统的野外操作码(也称为简码或简编码)可
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